[发明专利]二维卷积实现方法及装置

说明书

本发明提供一种二维卷积实现方法及装置，该方法包括：二维输入数据一维化，将二维输入数据按照一设定维度展开成一维数据；卷积核分解，根据所述二维输入数据的展开方式，将二维卷积核分解为独立的行或者列；子结果计算，将所述一维数据分别与分解后的卷积核进行一维卷积运算，对应得到多个一维子结果序列；以及子结果合并，将所述多个一维子结果序列中所有的对应数据进行合并，得到并输出最终二维卷积计算结果。本发明还提供了二维卷积实现装置。本发明的方法和装置结合可以将所有的二维数据转化成一维数据，通过一维卷积运算即可完成二维卷积运算，大大简化了控制复杂度和片上数据路由难度。

技术领域

本发明涉及数据及数据库处理，特别是一种排序数据处理的二维卷积实现方法及装置。

背景技术

二维卷积是众多科学计算中最核心的操作之一，占据了整个应用中绝大部分的计算量，如卷积神经网络各层中输入特征图像与二维卷积核之间的计算，占据了整个网络模型中超90％的计算量。因此，提高二维卷积的计算效率，是众多核心科学计算优化的关键。

为了加速二维卷积的计算效率，越来越多的专用计算架构被提出，该类计算架构多根据二维卷积的特点而设计，计算单元多以二维的形式组织，直接处理二维数据，计算效率较高。但是，二维数据寻址方式非常复杂，给芯片设计带来了巨大的挑战。为了实现如此复杂的寻址，及时地为计算单元提供数据，现有方案多利用多层片上存储结构，并精细对存储结构进行划分和数据排列，控制非常复杂。现有设计，虽然采用了如此复杂的方案，仍经常出现数据冲突导致计算单元数据不足的问题，造成整体计算性能低下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术二维卷积寻址复杂、控制复杂的问题，提供一种二维卷积实现方法及装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种二维卷积实现方法，其中，包括如下步骤：

二维输入数据一维化，将二维输入数据按照一设定维度展开成一维数据；

卷积核分解，根据所述二维输入数据的展开方式，将二维卷积核分解为独立的行或者列；

子结果计算，将所述一维数据分别与分解后的卷积核进行一维卷积运算，对应得到多个一维子结果序列；以及

子结果合并，将所述多个一维子结果序列中所有的对应数据进行合并，得到并输出最终二维卷积计算结果。

可选地，上述的二维卷积实现方法中，将所述二维输入数据按照行、列、对角线或不规则的方式展开成所述一维数据。

可选地，上述的二维卷积实现方法中，所述卷积核分解的方式与将所述二维输入数据展开成所述一维数据的方式完全一致。

可选地，上述的二维卷积实现方法中，所述二维输入数据一维化进一步包括：将所述二维输入数据按行的方式展开，相邻行尾首相连成所述一维数据；

所述卷积核分解进一步包括：将所述二维卷积核同样以行的形式分解成卷积核第一行和卷积核第二行；

所述子结果计算进一步包括：所述一维数据分别与所述卷积核第一行和卷积核第二行进行一维卷积运算，所述一维数据与所述卷积核第一行进行一维卷积运算时，滑动窗从所述一维数据的第一行开始移动到倒数第二行结束；所述一维数据与所述卷积核第二行进行一维卷积运算时，滑动窗从所述一维数据的第二行开始移动到最后一行结束；以及

所述子结果合并进一步包括：所述一维数据与所述卷积核第一行及卷积核第二行进行一维卷积运算的子结果分别对应相加合并，得到最终计算结果。

可选地，上述的二维卷积实现方法中，所述一维化输入数据与分解后的卷积核在一维卷积运算时产生的中间卷积结果，在后级子结果合并运算时与之前计算所得的子结果进行累加并缓存，然后与新计算所得的子结果进行累加合并，直至与所有分解后的卷积核相关的子结果计算并合并完成。